از ATLAS تا اتاق کنترل: هفته یک دانش آموز دبیرستانی در سرن

در آخرین هفته ترم تابستان، مدرسه من - مدرسه دخترانه هایسفیلد در Bath - از همه دانش آموزان 12 ساله (16 یا 17 ساله) می خواهد که یک هفته تجربه کاری داشته باشند. من واقعاً خوش شانس بودم که این فرصت را پیدا کردم که تجربه کاری خود را در آن انجام دهم CERNآزمایشگاه فیزیک ذرات در نزدیکی ژنو، سوئیس، که محل نگهداری از برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC). با خوشحالی من، هفته من توسط سازماندهی شد مهندس الکترونیک اوا گوسیو، که بخشی از CERN است زنان در فناوری گروه، بنابراین مجبور شدم با بسیاری از دانشمندان و مهندسان زن وقت بگذرانم.

دوشنبه

هفته خود را با فیزیکدان پرانرژی و همکار پژوهشی دانشگاه پیتسبورگ آغاز کردم مارلینا باندیرامونته، که بر روی ATLAS آزمایش، بزرگترین آشکارساز در سرن. او در ابتدا مرکز بازدیدکنندگان سرن را به من نشان داد، که مقدمه ای عالی از هدف کلی تحقیق در سرن ارائه می دهد.

بعد از ظهر، او کار خود را برای من تعریف کرد که شامل ایجاد شبیه سازی برای آشکارساز ATLAS است. او توضیح داد که چگونه می‌توان از مدل‌هایش توسط کاربران ATLAS برای شبیه‌سازی آزمایش‌های آشکارسازشان و پیش‌بینی نتایج احتمالی استفاده کرد.

سه شنبه

روز بعد، من به سایه زدن Bandieramonte ادامه دادم، زیرا او روی بهبود رابط کاربری شبیه‌سازی‌های ATLAS کار می‌کرد، و من این شانس را داشتم که از اتاق کنترل ATLAS بازدید کنم. این یک فرصت هیجان‌انگیز بود – در حالی که قبلاً در یک تور راهنما از سرن بازدید کرده بودم، فقط می‌توانستم اتاق کنترل را از بیرون ببینم. اما این بار به من اجازه داده شد وارد خود اتاق شوم و ببینم دقیقاً در آنجا چه خبر است.

صفحات عظیم پر از داده ها و ارقام تمام دیوارها را پوشانده و اطلاعاتی در مورد وضعیت آشکارساز ATLAS نشان می دهد. اگر مشکلی پیش بیاید، محققان در اتاق کنترل می توانند تنظیمات لازم را انجام دهند. بعد از ظهر من در یک جلسه خلاصه هفتگی ATLAS شرکت کردم که شامل به روز رسانی وضعیت عمومی بود که در آن آنها اشاره کردند که هفته قبل LHC برخوردهایی را در بالاترین میزان انرژی خود ثبت کرده بود.

چهار شنبه

برنامه روز سوم من ملاقات بود سوفی بارون، یک مهندس در بخش فیزیک تجربی است، اما این نتوانست ادامه یابد، زیرا او به COVID-19 مبتلا شده بود. با این حال، به جای آن توانستم در یک تماس زوم با او درباره گروه یاد بگیرم.

بعداً با فیلیپا هازل، همکار بارون ملاقات کردم، که اطراف آزمایشگاه‌هایشان را به من نشان داد، جایی که آنها سیستم‌ها و اجزای الکترونیکی مورد استفاده در آزمایش‌های مختلف در سرن را طراحی و آزمایش می‌کنند. او توضیح داد که تراشه‌های الکترونیکی که استفاده می‌کنند می‌توانند تحت تأثیر تشعشعات ناشی از برخورد ذرات قرار بگیرند. برای جلوگیری از این امر، تراشه‌ها با منطق دیجیتالی طراحی می‌شوند که سه بار تکرار می‌شود - و تصمیم اکثریت به عنوان نتیجه استفاده می‌شود.

پنج شنبه

روز ماقبل آخر را با آن گذراندم تکنسین الکترومکانیک الن میلن در بخش فرکانس رادیویی (RF)، جایی که آنها سیگنال های مورد استفاده برای شتاب بخشیدن به ذرات در حفره های RF را تولید می کنند. سنکروترون سوپر پروتون شتاب دهنده (SPS). این دومین ماشین بزرگ در سرن است و پرتوهای ذرات شتاب‌دار LHC را فراهم می‌کند. من توانستم ببینم چگونه آنها نیرو تولید می کنند، از جمله مشاهده آزمایش های انجام شده بر روی یک klystron با فرکانس رادیویی 800 مگاهرتز.

بعد از این من رانده شد تا از آنجا دیدن کنم LHCb و تلسکوپ خورشیدی CERN Axion آزمایشات (CAST). LHCb کوارک زیبایی (پایین) را مطالعه می کند و به دنبال یافتن دلیلی برای تفاوت در مقادیر ماده و پادماده در جهان ما است. در همین حال، CAST آزمایشی است برای جستجوی بدیهیات - ذرات نظریه‌پردازی شده که در صورت وجود، می‌توانند در مرکز خورشید پیدا شوند. آنها همچنین یک ذره نامزد ماده تاریک هستند، و وجود آنها ممکن است با ضربه زدن به نیروی ضعیف، به توضیح اختلاف ماده - ضد ماده کمک کند.

جمعه

آخرین صبح خود را با مهندس کامپیوتر گذراندم فلورنتیا پروتوسالتی، که در بخش فناوری اطلاعات کار می کند. او من را به اتاق کنترل مرکز داده برد، که تمام زیرساخت های علمی، مدیریتی و محاسباتی سرن از آنجا اداره می شود. پروتوسالتی توضیح داد که تمام داده های آزمایش ها برای مرتب سازی به آنجا ارسال می شود. اکثر این اطلاعات از نظر علمی مهم نیستند، بنابراین از الگوریتم‌ها برای تصمیم‌گیری اینکه کدام داده ذخیره شود و کدام یک دور ریخته شود، استفاده می‌شود.

بعد از ظهر، من این شانس را داشتم که با ایوا گوسیو، که کل هفته سایه کار را برای من ترتیب داده بود، ملاقات کنم. او مرا به دیدن مرکز کنترل CERN برد. اینجاست که آنها شتاب دهنده ها از جمله شتاب دهنده ها را نظارت و کنترل می کنند شتاب دهنده خطی 4 (LINAC4)، SPS و LHC، و همچنین کنترل برودتی و دسترسی به تونل. من تعداد زیادی از صفحه نمایش ها را دیدم که اطلاعات مربوط به وضعیت شتاب دهنده ها را نشان می دهند. به طور کلی، هرچه شتاب‌دهنده قدیمی‌تر باشد، کارهای بیشتری باید به صورت دستی از اتاق کنترل انجام شود، در حالی که شتاب‌دهنده‌های جدیدتر مانند LINAC4 خودکارتر هستند و به ورودی کمتری نیاز دارند.

به طور کلی، من از هفته حضورم در سرن بسیار لذت بردم. همه واقعاً استقبال کردند و به‌علاوه میزبانان من، افراد زیادی به من پیشنهاد دادند که آزمایشگاه‌هایشان را به من نشان دهند و چیزهایی را برای من توضیح دهند. من به ویژه از اینکه چه تعداد از افراد مهارت های برنامه نویسی داشتند و اینکه چگونه برای شغلشان به این مهارت نیاز بود شگفت زده شدم. این باعث شد در مورد آینده شغلی خود و گزینه های شغلی احتمالی موجود در آزمایشگاه هایی مانند CERN فکر کنم.